專利名稱：微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人，尤其涉及一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的血管介入手術(shù)由醫(yī)生人工完成，存在著明顯的弊端，比如醫(yī)生在射線環(huán)境下工作，長期操作對(duì)身體傷害很大；現(xiàn)有手術(shù)方法技巧性強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)性高，?？漆t(yī)生手術(shù)培訓(xùn)時(shí)間長；由于操作復(fù)雜、手術(shù)時(shí)間長，醫(yī)生疲勞和人手操作不穩(wěn)定等因素會(huì)直接影響手術(shù)質(zhì)量，進(jìn)而影響患者生存質(zhì)量等。近年來，醫(yī)療機(jī)器人的研究和開發(fā)力度越來越大，臨床應(yīng)用的醫(yī)療機(jī)器人也越來越多，現(xiàn)有技術(shù)中，微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)的推進(jìn)原理采用摩擦滾輪的摩擦力來推送導(dǎo)管。上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)在推送過程中不可避免的要產(chǎn)生滑移，而且導(dǎo)管在運(yùn)行過程中還要帶動(dòng)檢測機(jī)構(gòu)，檢測機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是靠導(dǎo)管帶動(dòng)從動(dòng)摩擦滾輪來運(yùn)動(dòng)的，這就會(huì)使導(dǎo)管的運(yùn)動(dòng)精度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種精度高的能在血管介入手術(shù)中實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管或?qū)Ыz軸向推進(jìn)和周向旋轉(zhuǎn)的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)，用于微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的末端執(zhí)行器，包括用于推進(jìn)導(dǎo)管或?qū)Ыz的軸向進(jìn)給部件和用于改變導(dǎo)管或?qū)Ыz旋轉(zhuǎn)方向的周向旋轉(zhuǎn)部件；所述周向旋轉(zhuǎn)部件包括旋轉(zhuǎn)模塊步進(jìn)電機(jī)、一對(duì)外嚙合齒輪、前旋轉(zhuǎn)盤和后旋轉(zhuǎn)盤、連桿；所述前旋轉(zhuǎn)盤與后旋轉(zhuǎn)盤通過所述連桿連接形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)筒體，所述旋轉(zhuǎn)模塊步進(jìn)電機(jī)通過所述外嚙合齒輪驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)筒體；所述軸向進(jìn)給部件包括兩個(gè)對(duì)稱固定在所述前旋轉(zhuǎn)盤和后旋轉(zhuǎn)盤上的軸向進(jìn)給模塊，所述軸向進(jìn)給模塊包括進(jìn)給模塊步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠、夾緊模塊，所述夾緊模塊設(shè)置在所述導(dǎo)軌上與所述絲杠嚙合，所述絲杠由所述進(jìn)給模塊步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述導(dǎo)軌的兩端分別設(shè)有限位開關(guān)。 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)，由包括用于推進(jìn)導(dǎo)管或?qū)Ыz的軸向進(jìn)給部件和用于改變導(dǎo)管或?qū)Ыz旋轉(zhuǎn)方向的周向旋轉(zhuǎn)部件；軸向進(jìn)給部件包括兩個(gè)軸向進(jìn)給模塊，并由夾緊模塊夾持導(dǎo)管或?qū)Ыz；周向旋轉(zhuǎn)部件包括一對(duì)外嚙合齒輪和一個(gè)旋轉(zhuǎn)筒體，軸向進(jìn)給模塊固定在前后旋轉(zhuǎn)盤上。能在血管介入手術(shù)中實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管或?qū)Ыz軸向推進(jìn)和周向旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、精度高。


圖1為本發(fā)明微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中軸向進(jìn)給模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中夾緊模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1底板，2前支架，3旋轉(zhuǎn)模塊電機(jī)座，4旋轉(zhuǎn)模塊步進(jìn)電機(jī)，5主動(dòng)齒輪，6被動(dòng)齒輪，7前旋轉(zhuǎn)盤，8軸向進(jìn)給模塊，9后旋轉(zhuǎn)盤，10連桿，11后支架；12導(dǎo)軌，13進(jìn)給模塊步進(jìn)電機(jī)，14進(jìn)給模塊電機(jī)座，15前限位開關(guān)，16夾緊模塊， 17絲杠，18后限位開關(guān)，19絲杠支撐座；20舵機(jī)，21左齒輪桿，22左連接桿，23左夾持桿，24左墊片，25右墊片，沈右夾持桿，27右連接桿，28機(jī)架，29右齒輪桿，30夾緊模塊螺母。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述本發(fā)明的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)，用于微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的末端執(zhí)行器，其較佳的具體實(shí)施方式
是包括用于推進(jìn)導(dǎo)管或?qū)Ыz的軸向進(jìn)給部件和用于改變導(dǎo)管或?qū)Ыz旋轉(zhuǎn)方向的周向旋轉(zhuǎn)部件；所述周向旋轉(zhuǎn)部件包括旋轉(zhuǎn)模塊步進(jìn)電機(jī)、一對(duì)外嚙合齒輪、前旋轉(zhuǎn)盤和后旋轉(zhuǎn)盤、連桿；所述前旋轉(zhuǎn)盤與后旋轉(zhuǎn)盤通過所述連桿連接形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)筒體，所述旋轉(zhuǎn)模塊步進(jìn)電機(jī)通過所述外嚙合齒輪驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)筒體；所述軸向進(jìn)給部件包括兩個(gè)對(duì)稱固定在所述前旋轉(zhuǎn)盤和后旋轉(zhuǎn)盤上的軸向進(jìn)給模塊，所述軸向進(jìn)給模塊包括進(jìn)給模塊步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠、夾緊模塊，所述夾緊模塊設(shè)置在所述導(dǎo)軌上與所述絲杠嚙合，所述絲杠由所述進(jìn)給模塊步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述導(dǎo)軌的兩端分別設(shè)有限位開關(guān)。所述夾緊模塊包括由舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的四桿機(jī)構(gòu)，所述四桿機(jī)構(gòu)包括一對(duì)相互嚙合的齒輪桿，所述齒輪桿的前端鉸接有夾持桿，所述夾持桿的中部通過連接桿與機(jī)架連接，其中一個(gè)齒輪桿與所述舵機(jī)連接。該推進(jìn)機(jī)構(gòu)還包括用于與下部支撐臂連接的接口，該推進(jìn)機(jī)構(gòu)的底部裝有整個(gè)機(jī)器人空間的標(biāo)記點(diǎn)。本發(fā)明中，軸向進(jìn)給模塊上的夾緊模塊夾緊導(dǎo)管或?qū)Ыz，通過絲杠的前進(jìn)、后退來驅(qū)使夾緊模塊前進(jìn)、后退，進(jìn)而帶動(dòng)導(dǎo)管或?qū)Ыz軸向進(jìn)給或后退；導(dǎo)管或?qū)Ыz的周向旋轉(zhuǎn)通過夾緊模塊來夾緊導(dǎo)管和導(dǎo)絲，由于軸向進(jìn)給部件固結(jié)于旋轉(zhuǎn)筒體內(nèi)，所以旋轉(zhuǎn)筒體的旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)使進(jìn)給部件旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管或?qū)Ыz旋轉(zhuǎn)方向的改變。周向旋轉(zhuǎn)部件包括步進(jìn)電機(jī)，一對(duì)外嚙合的齒輪，前后兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤和連接旋轉(zhuǎn)盤的三根連桿組成；被動(dòng)齒輪與前旋轉(zhuǎn)盤固定，前后兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤由三根連桿連接形成旋轉(zhuǎn)筒體，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪帶動(dòng)被動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)筒體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。軸向進(jìn)給模塊有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過絲杠把步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為夾緊模塊的直線運(yùn)動(dòng)。夾緊模塊在做直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)夾緊導(dǎo)管或?qū)Ыz，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管或?qū)Ыz的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
具體軸向進(jìn)給部件可以包括兩個(gè)相對(duì)稱的進(jìn)給模塊，進(jìn)給模塊包括步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠、限位開關(guān)、夾緊模塊；步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，絲杠通過夾緊模塊螺母把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為夾緊模塊的直線運(yùn)動(dòng)，夾緊模塊通過舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)四桿機(jī)構(gòu)的張合，夾緊導(dǎo)管或?qū)Ыz，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管或?qū)Ыz的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；當(dāng)一個(gè)夾緊模塊處于張開狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)夾緊模塊就處于閉合夾緊狀態(tài)，兩者運(yùn)動(dòng)方向相反，當(dāng)夾緊模塊運(yùn)動(dòng)到絲杠末端時(shí)，會(huì)碰到限位開關(guān)，改變夾緊模塊的運(yùn)動(dòng)方向；夾緊模塊的夾持及鎖定是由舵機(jī)驅(qū)動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，所以夾緊模塊具備針對(duì)不同型號(hào)導(dǎo)管或?qū)Ыz的自適應(yīng)功能。本發(fā)明的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)還包括用于與下部機(jī)械臂連接的簡易接口，同時(shí)其底部裝有整個(gè)機(jī)器人空間的標(biāo)記點(diǎn)。推進(jìn)機(jī)構(gòu)模塊化的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)方便快捷的拆卸，同時(shí)有利于系統(tǒng)的集成。下面通過具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)包括支撐平臺(tái)、進(jìn)給部件、旋轉(zhuǎn)部件以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件等部分。其中，支撐平臺(tái)包括底板1、前支架2、后支架11等；軸向進(jìn)給部件包括兩個(gè)軸向進(jìn)給模塊；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件包括電機(jī)座3、步進(jìn)電機(jī)4、主動(dòng)齒輪5、被動(dòng)齒輪6等，電機(jī)和主動(dòng)齒輪間通過緊定螺釘來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞；旋轉(zhuǎn)部件包括前旋轉(zhuǎn)盤7、后旋轉(zhuǎn)盤9、連桿10、進(jìn)給模塊8等，其中兩個(gè)進(jìn)給模塊固定在前后兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤上，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤通過連桿連接固定形成旋轉(zhuǎn)筒體，同時(shí)保證進(jìn)給模塊上的夾緊模塊的夾緊中心軸線與旋轉(zhuǎn)盤的中心軸線同軸， 前后旋轉(zhuǎn)盤通過兩個(gè)滾動(dòng)軸承與前后支架相連接，保證了旋轉(zhuǎn)筒體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；如圖2所示，本發(fā)明的軸向進(jìn)給模塊包括電機(jī)座14、步進(jìn)電機(jī)13、絲杠17、絲杠支撐座19、夾緊模塊16、導(dǎo)軌12等，進(jìn)給模塊通過導(dǎo)軌固定在旋轉(zhuǎn)部件的前后旋轉(zhuǎn)盤上。如圖3所示軸向進(jìn)給模塊包括一個(gè)夾緊模塊，夾緊模塊包括夾緊模塊螺母30，舵機(jī)20，四桿機(jī)構(gòu)(21-29)等，舵機(jī)的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)右齒輪桿運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)左齒輪桿運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)兩夾持桿的閉合與開啟，最終實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管或?qū)Ыz的夾緊和松開。本發(fā)明中的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)主要是為了把導(dǎo)管或?qū)Ыz推進(jìn)到病灶區(qū)域輔助醫(yī)生完成介入手術(shù)，解決現(xiàn)有手術(shù)過程中醫(yī)生和病人過多遭受輻射等問題。 本推進(jìn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕；模塊化設(shè)計(jì)便于拆卸和維護(hù)；另外，該推進(jìn)機(jī)構(gòu)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)導(dǎo)管或?qū)Ыz的推進(jìn)；同時(shí)本發(fā)明還增加了視覺功能，很大程度上提高了機(jī)構(gòu)的可靠性及手術(shù)的安全性能。手術(shù)時(shí)，首先由醫(yī)生將導(dǎo)絲前端通過血管鞘送入病體，然后由本發(fā)明的推進(jìn)機(jī)構(gòu)完成導(dǎo)管或?qū)Ыz在病體內(nèi)的推進(jìn)直到到達(dá)病灶區(qū)域，避免了醫(yī)生過多的輻射。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)，用于微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的末端執(zhí)行器，其特征在于，包括用于推進(jìn)導(dǎo)管或?qū)Ыz的軸向進(jìn)給部件和用于改變導(dǎo)管或?qū)Ыz旋轉(zhuǎn)方向的周向旋轉(zhuǎn)部件；所述周向旋轉(zhuǎn)部件包括旋轉(zhuǎn)模塊步進(jìn)電機(jī)、一對(duì)外嚙合齒輪、前旋轉(zhuǎn)盤和后旋轉(zhuǎn)盤、連桿；所述前旋轉(zhuǎn)盤與后旋轉(zhuǎn)盤通過所述連桿連接形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)筒體，所述旋轉(zhuǎn)模塊步進(jìn)電機(jī)通過所述外嚙合齒輪驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)筒體；所述軸向進(jìn)給部件包括兩個(gè)對(duì)稱固定在所述前旋轉(zhuǎn)盤和后旋轉(zhuǎn)盤上的軸向進(jìn)給模塊， 所述軸向進(jìn)給模塊包括進(jìn)給模塊步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠、夾緊模塊，所述夾緊模塊設(shè)置在所述導(dǎo)軌上與所述絲杠嚙合，所述絲杠由所述進(jìn)給模塊步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述導(dǎo)軌的兩端分別設(shè)有限位開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述夾緊模塊包括由舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的四桿機(jī)構(gòu)，所述四桿機(jī)構(gòu)包括一對(duì)相互嚙合的齒輪桿，所述齒輪桿的前端鉸接有夾持桿，所述夾持桿的中部通過連接桿與機(jī)架連接，其中一個(gè)齒輪桿與所述舵機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)，其特征在于，該推進(jìn)機(jī)構(gòu)還包括用于與下部支撐臂連接的接口，該推進(jìn)機(jī)構(gòu)的底部裝有整個(gè)機(jī)器人空間的標(biāo)記點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)構(gòu)，用于微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的末端執(zhí)行器，包括軸向進(jìn)給部件和周向旋轉(zhuǎn)部件，軸向進(jìn)給部件包括兩個(gè)對(duì)稱的軸向進(jìn)給模塊，軸向進(jìn)給模塊包括電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠、夾緊模塊、限位開關(guān)；夾緊模塊夾緊導(dǎo)管或?qū)Ыz并通過絲杠沿著導(dǎo)軌做直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)夾緊模塊接觸到限位開關(guān)時(shí)將改變其運(yùn)動(dòng)方向。周向旋轉(zhuǎn)部件包括電機(jī)、一對(duì)外嚙合齒輪、旋轉(zhuǎn)盤、連桿；前后旋轉(zhuǎn)盤通過連桿的連接形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)筒體，兩個(gè)軸向進(jìn)給模塊分別固定在前后旋轉(zhuǎn)盤上；旋轉(zhuǎn)筒體旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)軸向進(jìn)給部件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管或?qū)Ыz旋轉(zhuǎn)方向的改變。能夠夾持和推進(jìn)不同型號(hào)的導(dǎo)管或?qū)Ыz，模塊化的設(shè)計(jì)便于拆卸和消毒。
文檔編號(hào)A61B19/00GK102210610SQ20111006531
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者劉登嶺, 劉達(dá), 宋虎, 王田苗 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)